(57)【要約】  良好な超音波診断画像を表示することができる超音波診断装置及びプログラムを提供する。  受信部１３は、振動子２ａによって得られた受信信号を予め設定された取得サンプリング周波数にてサンプリングする。そして、受信部１３は、サンプリング点毎に受信信号を整相加算して取得サンプリングデータを得る。そして、表示部１７は、画像の表示を行う。そして、制御部１８は、表示部１７の表示画像サイズに応じて設定された表示依存サンプリング周波数となるように取得サンプリングデータからデータを間引いてダウンサンプリングする。そして、表示部１７は、制御部１８によってダウンサンプリングされた取得サンプリングデータに基づいて超音波診断画像を表示する。
2012002006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号によって被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信することにより受信信号を出力する複数の振動子を有する超音波探触子と、
前記振動子に駆動信号を供給する送信部と、
前記振動子によって得られた受信信号を予め設定された取得サンプリング周波数にてサンプリングし、該サンプリング点毎に前記受信信号を整相加算して取得サンプリングデータを得る受信部と、
前記取得サンプリングデータに基づいて超音波診断画像の表示を行う表示部と、
前記表示部の表示画像サイズに応じて設定された表示依存サンプリング周波数となるように前記取得サンプリングデータからデータを間引いてダウンサンプリングする制御部と、
を備え、
前記表示部は、前記制御部によってダウンサンプリングされた前記取得サンプリングデータに基づいて前記超音波診断画像を表示することを特徴とする超音波診断装置。  
【請求項２】
前記制御部は、前記受信部によって得られた前記取得サンプリングデータを、前記取得サンプリング周波数と前記表示依存サンプリング周波数との最小公倍数となるようにオーバーサンプリングした後、前記表示依存サンプリング周波数となるようにダウンサンプリングすることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
駆動信号によって被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信することにより受信信号を出力する複数の振動子を有する超音波診断装置に設けられたコンピュータに、
予め設定された取得サンプリング周波数にてサンプリングされ、該サンプリング点毎に整相加算された前記受信信号の取得サンプリングデータを取得する機能と、
前記取得サンプリングデータに基づいて超音波診断画像の表示を行う表示部の表示画像サイズに応じて設定された表示依存サンプリング周波数となるように、前記取得サンプリングデータからデータを間引いてダウンサンプリングする機能と、
該ダウンサンプリングされた前記取得サンプリングデータを出力する機能と、
を実現させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多数の振動子（トランスデューサ）を一次元又は二次元状に配列して備える振動探触子（プローブ）を有し、生体等の被検体に対して超音波の送受信を行い、受信した超音波を電気信号に変換してこれをサンプリングし、サンプリングして得られたデータについて整相加算を行い、その結果得られたデータに基づいて超音波画像を生成し、これを画像表示装置に表示する超音波診断装置が知られている。【０００３】
このような超音波診断装置においては、正確な診断を可能にするべく、良好な画像を得るために様々な工夫がなされている。【０００４】
例えば、受信線の位置からずれた線位置の２つの補間線を、受信線位置から走査線までの間隔に比例して受信線からのデータを重み付けし、重み付けしたデータを結合して補間線を得、これに基づいて超音波画像を表示するものがある（例えば、特許文献１）。【０００５】
また、診断部位からフレーム単位のエコー信号を、所定のサンプリングクロックでサンプリングして画像メモリに取り込む際、全体画像については、１／Ｎに間引きしたサンプリングクロックで第１の画像メモリに取り込み、拡大画像については、関心領域を指示するウィンドウ信号で、所定のサンプリングクロックをゲートして、第２の画像メモリに取り込み、それぞれの画像を同じフレームレートで表示するものがある（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２９０８０１号公報
【特許文献２】特開平６−１０３３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、受信信号のサンプリングは、できるだけ細かいピッチで行った方が、整相加算後のＳ／Ｎ（Signal-Noise ratio）の向上や、サンプリングしたデータに基づいて波形を再現したときの再現性が忠実なものとなるので、サンプリング周波数が高い方が良好な画像を生成することができる。
しかしながら、画像表示装置の解像度は、縦１０００ドット程度なので、画像表示行っている限りは、サンプリングした信号の全てについて画像表示に反映することはできず、表示画素数に変換する処理（画素数変換処理）を行ってデータを表示可能なサイズまで、データ量を縮小する必要があった。
この画素数変換処理は、多くの場合、原理的に波形歪みや補間誤差を発生させるので、サンプリング周波数を高くして整相加算を行って波形再現性を向上させても、この画素数変換処理により波形歪みや補間誤差が発生してしまい、アーチファクトの原因となっていた。
特に近年は、超音波の生体伝搬中に発生する非線形歪みを画像化するＴＨＩ（Tissue Harmonic Imaging：組織ハーモニックイメージング法）がよく用いられているが、生体伝搬で発生する微小な歪みを抽出して画像化するＴＨＩでは、この画素数変換処理で生じる波形歪みの影響が特にアーチファクトの要因となり、画像品質が低下する大きな要因となっている。
そして、上記特許文献１に記載の技術にあっても、画素数変換処理を行った際の波形の歪みを抑制することはできず、また、上記特許文献２に記載の技術であっても、このような波形歪みが考慮されて間引きするものではないので、波形歪みによる画質低下を抑制できるものではない。【０００８】
本発明の課題は、高い取得サンプリング周波数を低い表示依存サンプリング周波数に変換する際に補間誤差やデータ歪みが発生せず、良好な超音波診断画像を表示することができる超音波診断装置及びプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、超音波診断装置において、
駆動信号によって被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信することにより受信信号を出力する複数の振動子を有する超音波探触子と、
前記振動子に駆動信号を供給する送信部と、
前記振動子によって得られた受信信号を予め設定された取得サンプリング周波数にてサンプリングし、該サンプリング点毎に前記受信信号を整相加算して取得サンプリングデータを得る受信部と、
画像の表示を行う表示部と、
前記表示部の表示画像サイズに応じて設定された表示依存サンプリング周波数となるように前記取得サンプリングデータからデータを間引いてダウンサンプリングする制御部と、
を備え、
前記表示部は、前記制御部によってダウンサンプリングされた前記取得サンプリングデータに基づいて超音波診断画像を表示することを特徴とする。【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記制御部は、前記受信部によって得られた前記取得サンプリングデータを、前記取得サンプリング周波数と前記表示依存サンプリング周波数との最小公倍数となるようにオーバーサンプリングした後、前記表示依存サンプリング周波数となるようにダウンサンプリングすることを特徴とする。【００１１】
請求項３に記載の発明は、プログラムであって、
駆動信号によって被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信することにより受信信号を出力する複数の振動子を有する超音波診断装置に設けられたコンピュータに、
予め設定された取得サンプリング周波数にてサンプリングされ、該サンプリング点毎に整相加算された前記受信信号の取得サンプリングデータを取得する機能と、
前記取得サンプリングデータに基づいて超音波診断画像の表示を行う表示部の表示画像サイズに応じて設定された表示依存サンプリング周波数となるように、前記取得サンプリングデータからデータを間引いてダウンサンプリングする機能と、
該ダウンサンプリングされた前記取得サンプリングデータを出力する機能と、
を実現させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高い取得サンプリング周波数を低い表示依存サンプリング周波数に変換する際に補間誤差やデータ歪みが発生せず、良好な超音波診断画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態における超音波診断装置の外観構成を示す図である。
【図２】超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】サンプリング周波数設定処理について説明するフローチャートである。
【図４】サンプリング周波数変換処理について説明するフローチャートである。
【図５】振動子における反射超音波の受信タイミングについて説明する図である。
【図６】整相後のサンプリング結果について説明する図である。
【図７】整相加算後のサンプリング結果について説明する図である。
【図８】整相後のサンプリング結果について説明する図である。
【図９】整相加算後のサンプリング結果について説明する図である。
【図１０】整相加算後のサンプリング結果について説明する図である。
【図１１】整相加算後のサンプリング結果について説明する図である。
【図１２】ＬＣＤの表示サイズについて説明する図である。
【図１３】サンプリングデータの間引き方法について説明する図である。
【図１４】サンプリング値を示す図である。
【図１５】補間処理によるサンプリングデータの生成について説明する図である。
【図１６】補間処理によるサンプリングデータの生成について説明する図である。
【図１７】サンプリング値を示す図である。
【図１８】オーバーサンプリングの方法について説明する図である。
【図１９】オーバーサンプリングした結果について説明する図である。
【図２０】ダウンサンプリングした結果について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態に係る超音波診断装置について、図面を参照して説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有するものについては、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００１５】
本発明の実施の形態に係る超音波診断装置Ｓは、図１及び図２に示すように、図示しない生体等の被検体に対して超音波（送信超音波）を送信するとともに、この被検体で反射した超音波の反射波（反射超音波：エコー）を受信する超音波探触子２と、超音波探触子２とケーブル３を介して接続され、超音波探触子２に電気信号の駆動信号を送信することによって超音波探触子２に被検体に対して送信超音波を送信させるとともに、超音波探触子２にて受信された被検体内からの反射超音波に応じて超音波探触子２で生成された電気信号である受信信号に基づいて被検体内の内部状態を超音波画像として画像化する超音波診断装置本体１とを備えて構成している。
【００１６】
超音波探触子２は、圧電素子からなる振動子２ａを備えており、この振動子２ａは、図５に示すように、方位方向（走査方向あるいは上下方向）に一次元アレイ状に複数配列されている。本実施の形態では、ｎ個（例えば、１２８個）の振動子２ａを備えた超音波探触子２を用いている。なお、振動子２ａは、二次元アレイ状に配列されたものであってもよい。また、振動子２ａの個数は、任意に設定することができる。また、本実施の形態では、超音波探触子２について、リニア走査方式を行うものを適用したが、セクタ走査方式を行うものやコンベックス走査方式を行うものを適用してもよい。
【００１７】
超音波診断装置本体１は、例えば、図２に示すように、操作入力部１１と、送信部１２と、受信部１３と、画像生成部１４と、メモリ部１５と、ＤＳＣ（Digital Scan Converter）１６と、表示部１７と、制御部１８とを備えて構成されている。
【００１８】
操作入力部１１は、例えば、診断開始を指示するコマンドや被検体の個人情報等のデータの入力などを行うための各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボード等を備えており、操作信号を制御部１８に出力する。
【００１９】
送信部１２は、制御部１８の制御に従って、超音波探触子２にケーブル３を介して電気信号である駆動信号を供給して超音波探触子２に送信超音波を発生させる回路である。また、送信部１２は、例えば、クロック発生回路、遅延回路、パルス発生回路を備えている。クロック発生回路は、駆動信号の送信タイミングや送信周波数を決定するクロック信号を発生させる回路である。遅延回路は、駆動信号の送信タイミングを振動子２ａ毎に対応した個別経路毎に遅延時間を設定し、設定された遅延時間だけ駆動信号の送信を遅延させて送信超音波によって構成される送信ビームの集束を行うための回路である。パルス発生回路は、所定の周期で駆動信号としてのパルス信号を発生させるための回路である。
【００２０】
受信部１３は、制御部１８の制御に従って、超音波探触子２からケーブル３を介して電気信号の受信信号を受信する回路である。なお、受信部１３が受信する受信信号の周波数は、例えば、１５ＭＨｚであるが、送信部１２によって発生するパルス信号の周波数等によって変動する。受信部１３は、例えば、増幅器、Ａ／Ｄ変換回路、整相加算回路を備えている。増幅器は、受信信号を、振動子２ａ毎に対応した個別経路毎に、予め設定された所定の増幅率で増幅させるための回路である。Ａ／Ｄ変換回路は、増幅された受信信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングを行い、Ａ／Ｄ変換するための回路である。整相加算回路は、Ａ／Ｄ変換された受信信号に対して、振動子２ａ毎に対応した個別経路毎に遅延時間を与えて時相を整え、これらを加算（整相加算）して音線データを生成するための回路である。なお、受信部１３は、整相加算回路によって生成された音線データを一時的に保存する図示しないメモリを備えている。
【００２１】
画像生成部１４は、受信部１３からの音線データに対して対数増幅や包絡線検波処理などを実施し、Ｂモード画像データを生成する。このようにして生成されたＢモード画像データは、メモリ部１５に送信される。
【００２２】
メモリ部１５は、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの半導体メモリによって構成されており、画像生成部１４から送信されたＢモード画像データをフレーム単位で記憶する。すなわち、フレーム画像データとして記憶することができる。そして、記憶されたフレーム画像データは、制御部１８の制御に従って、ＤＳＣ１６に送信される。
【００２３】
ＤＳＣ１６は、メモリ部１５より受信したフレーム画像データをテレビジョン信号の走査方式による画像信号に変換し、表示部１７に出力する。
【００２４】
表示部１７は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）ディスプレイ、有機ＥＬ（Electronic Luminescence）ディスプレイ及びプラズマディスプレイ等の表示装置である。表示部１７は、ＤＳＣ１６から出力された画像信号に従って表示画面上に画像の表示を行う。
【００２５】
制御部１８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を備えて構成され、ＲＯＭに記憶されているシステムプログラム等の各種処理プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開したプログラムに従って超音波診断装置Ｓの各部の動作を集中制御する。
ＲＯＭは、半導体等の不揮発メモリ等により構成され、超音波診断装置Ｓに対応するシステムプログラム及び該システムプログラム上で実行可能な、後述する、サンプリング周波数設定処理やサンプリング周波数変換処理等の各種処理プログラムや、各種データ等を記憶する。これらのプログラムは、コンピュータが読み取り可能なプログラムコードの形態で格納され、ＣＰＵは、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。
ＲＡＭは、ＣＰＵにより実行される各種プログラム及びこれらプログラムに係るデータを一時的に記憶するワークエリアを形成する。
【００２６】
次に、以上のようにして構成された超音波診断装置Ｓにおいて実行されるサンプリング周波数設定処理について図３を参照しながら説明する。このサンプリング周波数設定処理は、例えば、電源投入時や操作入力部１１による設定操作があったときに実行される処理である。
【００２７】
先ず、制御部１８は、表示部１７の表示サイズに合わせた表示依存サンプリング周波数（Ｆｓｄ）の設定を行う（ステップＳ１０１）。
この表示依存サンプリング周波数の設定は、例えば、表示部１７から出力される表示サイズ情報から、所定のテーブルを参照し、対応するサンプリング周波数を選択することにより行われる。本実施の形態では、表示部１７に最大縦１０００ドットの表示サイズの画像を表示するとともに、一部の部位を拡大するズーム機能を実施することを考慮し、表示画像サイズの４倍程度の画像データを持たせるため、６０ＭＨｚの表示依存サンプリング周波数に設定される。なお、表示依存サンプリング周波数の設定は、ユーザによって任意に選択できるようにしてもよい。
【００２８】
次に、制御部１８は、抽出しようとする信号周波数に合わせた取得サンプリング周波数（Ｆｓｓ）の設定を行った後（ステップＳ１０２）、この処理を終了する。
この取得サンプリング周波数は、例えば、整相加算後のデータにおけるＳ／Ｎを向上させるために比較的高い周波数に設定されるのが好ましく、本実施の形態では、２００ＭＨｚに設定される。これにより、受信部１３では、１５ＭＨｚの受信信号を２００ＭＨｚのサンプリング周波数でサンプリングが行われ、このデータレートにて整相加算が行われることとなる。本実施の形態では、この結果取得されたサンプリングデータを取得サンプリングデータという。
なお、この取得サンプリング周波数は、予め定められたものであってもよいし、ユーザによって任意に選択できるようにしてもよい。
【００２９】
次に、サンプリング周波数変換処理について図４を参照しながら説明する。このサンプリング周波数変換処理は、例えば、受信部１４によりサンプリングされた受信信号が整相加算されて音線データが生成される毎に実行される処理である。
【００３０】
先ず、制御部１８は、取得サンプリング周波数（Ｆｓｓ）と表示依存サンプリング周波数（Ｆｓｄ）との最小公倍数となるサンプリング周波数（Ｆｓｏ）を設定し、取得サンプリング周波数（Ｆｓｓ）にて取得したサンプリングデータが、設定したサンプリング周波数（Ｆｓｏ）となるようにゼロデータを挿入（ゼロパディング）してオーバーサンプリングを行う（ステップＳ２０１）。本実施の形態では、取得サンプリング周波数（Ｆｓｓ）が２００ＭＨｚ、表示依存サンプリング周波数（Ｆｓｄ）が６０ＭＨｚに設定されているので、最小公倍数となるサンプリング周波数（Ｆｓｏ）は、６００ＭＨｚに設定される。そして、取得サンプリングデータにおける各データ間にゼロデータを２個ずつ挿入することにより、サンプリング周波数が２００ＭＨｚの取得サンプリングデータが６００ＭＨｚにオーバーサンプリングされる。
【００３１】
次に、制御部１８は、オーバーサンプリングした取得サンプリングデータに対して、帯域制限フィルタ（ＢＰＦ（Band-Pass Filter）又はＬＰＦ（Low-Pass Filter））処理を行う（ステップＳ２０２）。具体的には、オーバーサンプリングした取得サンプリングデータに対して、表示依存サンプリング周波数（Ｆｓｄ）の半分ほどの帯域制限フィルタをかけることにより実現される。本実施の形態では、余裕を持たせるため、表示依存サンプリング周波数（Ｆｓｄ）の半分よりも少し小さい周波数である２８ＭＨｚのＬＰＦ（Low-Pass Filter）をかけるようにしている。
【００３２】
次に、制御部１８は、ゲイン調整を行う（ステップＳ２０３）。具体的には、制御部１８は、取得サンプリングデータに対し、オーバーサンプリングした倍数分の係数をかけることにより、ゲインが得られるように調整する。
【００３３】
次に、制御部１８は、サンプリング周波数（Ｆｓｏ）にオーバーサンプリングした取得サンプリングデータから、表示依存サンプリング周波数（Ｆｓｄ）となるようにデータの間引き（デシメーション処理）を行ってダウンサンプリングする（ステップＳ２０４）。具体的には、制御部１８は、サンプリング周波数６００ＭＨｚにオーバーサンプリングされた取得サンプリングデータについて１／１０となるようにデータを間引くことにより、サンプリング周波数が６０ＭＨｚとなるサンプリングデータを得る。
【００３４】
そして、制御部１８は、以上のようにしてダウンサンプリングされた取得サンプリングデータを画像生成部１４に出力する（ステップＳ２０５）。
【００３５】
本実施の形態では、以上のようにして画像データの生成を行うことで、歪みのない画像データを得ることができるようになる。その理由を図面を参照しながら説明する。
【００３６】
図５に示すように、超音波探触子２にはｎ個の振動子２ａが方位方向（走査方向）に配列されている。そして、エコー源Ｅから反射超音波を受信するまでの時間は振動子毎に異なる。例えば、エコー源Ｅから振動子２ａまでの距離を３０ｍｍとし、振動子のピッチを０．１５ｍｍとしたとき、エコー源Ｅから「０」の位置に配置された振動子２ａの受信位置までの距離Ｌ０は、下記式（１）となり、エコー源Ｅから「１５」の位置に配置された振動子２ａの受信位置までの距離Ｌ１５は、下記式（２）となる。なお、図５中ＬＣにて示される距離は、エコー源Ｅに対向する基準位置Ｓから「１５」の位置に配置された振動子２ａの受信位置までの距離である。基準位置Ｓは、「１５」の位置に配置された振動子２ａと「１６」の位置に配置された振動子２ａの中間に位置し、基準位置Ｓから「１５」の位置に配置された振動子２ａの受信位置までの距離は、振動子２ａのピッチの半分の０．０７５ｍｍとなる。
【数１】
2012002006.tif 000003
【００３７】
以上の式より、反射超音波の速度が１５４０ｍ／ｓで、取得サンプリング周波数が２００ＭＨｚとすると、「０」の位置に配置された振動子２ａと、「１５」の位置に配置された振動子２ａとのエコー源Ｅからの反射超音波を受信するまでのサンプリングタイミングのずれ量は、
（Ｌ０−Ｌ１５）／１５４０＊２００＊１０６≒１１．６・・・（３）
で、およそ１２サンプル分となる。
そして、このずれ量を考慮し、「０」の位置に配置された振動子２ａから取得した受信信号は、「１５」の位置に配置された振動子２ａから取得した受信信号を１２サンプル遅らせたデータに加算することで、整相加算を行うようにしている。
【００３８】
ここで、整数加算を行うときには、受信信号に対して、できるだけ、サンプリング周波数の高い方が良好なデータを得ることができるので好ましく、一般的には、波長（λ）／８以上のサンプリング周波数であるのが好ましいといわれている。これは、整相加算を行ったときに、上述した式（３）にて示されるように、サンプルの遅延量が整数比とならないことが多く、サンプリングしたデータについて遅延処理を行っても、必ずしも波形が一致してデータが加算されるとは限らず、例えば、１サンプル分ずれたデータが加算されることがあるという理由による。
【００３９】
例えば、１５ＭＨｚの正弦波４波からなる受信信号に対して６０ＭＨｚのサンプリング周波数にてサンプリングした場合、図６に示すような波形によって表される。なお、図６では、１サンプル分データがずれて整相された場合を示している。図６に示すように、６０ＭＨｚのサンプリング周波数では、１周期に対して４点しかサンプリングデータを得ることができない。そして、このようにして整相されたサンプリングデータを、整相後のサンプリング点毎に加算すると、図７に示すようになる。
【００４０】
一方、本実施の形態のように、１５ＭＨｚの正弦波４波からなる受信信号に対して２００ＭＨｚのサンプリング周波数にてサンプリングした場合、例えば、図８に示すような波形によって表される。なお、図８においても、同様に１サンプル分データがずれて整相された場合を示している。図８に示すように、２００ＭＨｚのサンプリング周波数では、１周期に対して約１３点のサンプリングデータを得ることができる。そして、このようにして整相されたサンプリングデータを、整相後の各サンプリング点毎に加算すると、図９に示すようになる。
【００４１】
６０ＭＨｚのサンプリング周波数にてサンプリングした場合、整相加算後は、図７に示すように、波形が歪み、理想的なゲインの向上が認められないが、本実施の形態のように、２００ＭＨｚのサンプリング周波数にてサンプリングした場合、整相加算後は、図９に示すように、波形の変化はほとんど見られず、振幅がおよそ２倍にまで得られ、理想的なゲインの向上が認められるようになる。
【００４２】
次に、図７及び図９に示された結果を、図１０及び図１１を参照して説明する。
図１０は、１５ＭＨｚの正弦波４波からなる受信信号に対して６０ＭＨｚのサンプリング周波数にてサンプリングしたデータ（オリジナルデータ）、及び、オリジナルデータとこのオリジナルデータから１サンプル分遅れたデータとを加算したものについて１０２４点の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行った結果を表している。なお、図１０において、オリジナルデータを破線にて表し、オリジナルデータと、このオリジナルデータから１サンプル分遅れたデータとを加算したものを実線にて表している。
また、図１１は、１５ＭＨｚの正弦波４波からなる受信信号に対して２００ＭＨｚのサンプリング周波数にてサンプリングしたデータ（オリジナルデータ）、及び、オリジナルデータとこのオリジナルデータから１サンプル分遅れたデータとを加算したものについて１０２４点の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行った結果を表している。なお、図１１において、オリジナルデータを破線にて表し、オリジナルデータと、このオリジナルデータから１サンプル分遅れたデータとを加算したものを実線にて表している。
【００４３】
図１０に示すように、６０ＭＨｚのサンプリング周波数にてサンプリングした場合には、１５ＭＨｚを示す２５６点目においては、オリジナルデータと比較して３ｄＢ程度しかゲインの向上が認められない。これに対して、２００ＭＨｚのサンプリング周波数にてサンプリングした場合には、１５ＭＨｚを示す７７点目においては、オリジナルデータと比較して６ｄＢ程度のゲインの向上が認められる。
以上の結果から、整相加算を行う場合には、サンプリング周波数が高い方が大きなＳ／Ｎの向上が認められ、好ましいサンプリングデータを得ることができる。
【００４４】
上述のようにして、１５ＭＨｚの受信信号を２００ＭＨｚのサンプリング周波数でサンプリングを行うようにした場合、例えば、振動子２ａから５０ｍｍの距離にある物体に対して送信超音波を出力した後、反射超音波の受信が完了するまでの間にサンプリングされるデータの数は下記式（４）の通りとなる。ここで、送信超音波及び反射超音波の速度は１５４０ｍ／ｓとする。
５０＊１０−３＊２／１５４０＊２００＊１０６≒１２９８７・・・（４）
【００４５】
これに対し、表示部１７に用いられるＬＣＤの表示サイズには、例えば、図１２に示されるような規格がある。図１２に示される表示サイズの規格のうち、ＳＸＧＡやＵＧＡといった高解像度のＬＣＤが一般に最も多く使用されている。このようなＬＣＤにおける表示能力は、ＳＸＧＡでは縦１０２４ドット、ＵＧＡでは縦１２００ドットとなっているが、超音波診断装置においては、通常、１０００ドット程度の画素が表示に使用される。
すなわち、２００ＭＨｚのサンプリング周波数にてサンプリングした場合、サンプリングしたデータ全てについて画像に変換し、これを表示させることができないので、上記式（４）に示された例では、およそ１／１２となるまでサンプリングしたデータを間引いて使用する必要がある。
【００４６】
以上の理由から、整相加算時には高いサンプリング周波数にてサンプリングを行うのがよいが、サンプリングしたデータに基づいて画像を表示させる場合には、データの間引きを行う必要がある。
【００４７】
なお、超音波診断装置では、上述したように、一部の部位を拡大して表示するために、表示サイズの４倍程度の画像データを保持することが行われており、その場合には、６０ＭＨｚのサンプリング周波数によるサンプリングデータを保持しておくのが好ましい。
ここで、１５ＭＨｚの受信信号を６０ＭＨｚのサンプリング周波数でサンプリングを行うようにした場合、上述した例と同様、振動子２ａから５０ｍｍの距離にある物体に対して送信超音波を出力した後、反射超音波の受信が完了するまでの間にサンプリングされるデータの数は下記式（５）の通りとなる。
５０＊１０−３＊２／１５４０＊６０＊１０６≒３８９６・・・（５）
【００４８】
つまり、２００ＭＨｚのサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータに対しておよそ３／１０の割合でデータの間引きを行い、６０ＭＨｚのサンプリング周波数にダウンサンプリングするのがよいことになる。
【００４９】
しかしながら、６０ＭＨｚと２００ＭＨｚは整数比となっていないため、６０ＭＨｚにダウンサンプリングするため、一部のデータについては、２００ＭＨｚのサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータから補間処理等を行ってデータを算出する必要がある。補間処理を行う場合には、例えば、以下のようにしてサンプリングデータを算出することができる。
【００５０】
図１３に示すように、２００ＭＨｚのサンプリング周波数によるサンプリング点に対して、６０ＭＨｚのサンプリング周波数によるサンプリング点は図中ａ〜ｃに示す位置となる。すなわち、ａとｂのサンプリング点については、２００ＭＨｚのサンプリング周波数によるサンプリング点と一致しないため、補間処理にて算出する必要がある。この場合、例えば、以下のようにしてリニア補間にて算出することによりサンプリングデータの算出を簡素に行うことができる。なお、２００ＭＨｚのサンプリング周波数による各サンプリング点におけるサンプリングデータの示す値（サンプリング値）を図１４に示す。
【００５１】
サンプリング点ａのサンプリング値を算出する場合は、２００ＭＨｚのサンプリング周波数によるサンプリング点「３」及び「４」におけるサンプリング値をリニア補間して生成する。
すなわち、図１５に示すように、２００ＭＨｚのサンプリング周波数によるサンプリング点「３」から「４」の距離を１とした場合、サンプリング点ａは、２００ＭＨｚのサンプリング周波数によるサンプリング点「３」から１／３の位置となるので、サンプリング点ａのサンプリング値は下記式（６）の通りとなる。
０．９８７６８８＊１／３＋０．８０９０１７＊２／３＝０．８６８５７４・・・（６）
【００５２】
また、サンプリング点ｂのサンプリング値を算出する場合は、２００ＭＨｚのサンプリング周波数によるサンプリング点「６」及び「７」におけるサンプリング値をリニア補間して生成する。
すなわち、図１６に示すように、２００ＭＨｚのサンプリング周波数によるサンプリング点「６」から「７」の距離を１とした場合、サンプリング点ｂは、２００ＭＨｚのサンプリング周波数によるサンプリング点「６」から２／３の位置となるので、サンプリング点ｂのサンプリング値は下記式（７）の通りとなる。
０．７０７１０７＊１／３＋０．３０９０１７＊２／３≒０．４４１７１３７・・・（７）
【００５３】
ここで、１５ＭＨｚの受信信号を６００ＭＨｚのサンプリング周波数でサンプリングを行った場合の結果を図１７に示す。
【００５４】
図１７に示すように、サンプリング点ａ及びｂについてリニア補間を行ってサンプリング値を得た場合、これらのサンプリング値は、実際にサンプリングを行って得た値と比較すると誤差が生じているのがわかる。すなわち、このような誤差は波形歪み、もしくは、補間誤差となり、そのまま画像データに反映される結果となるため、アーチファクトの原因となる場合がある。特に、超音波の生体伝搬中に生じる波形歪みを画像化するＴＨＩを適用した場合には、このような誤差はそのままアーチファクトとなって画像化されてしまう。
【００５５】
そこで、本実施の形態を適用することにより、このようなアーチファクトを低減させることができる。
すなわち、本実施の形態では、１５ＭＨｚの受信信号を２００ＭＨｚのサンプリング周波数でサンプリングして、整相加算を行って、図１４に示されるサンプリング結果を得た後、図１８に示すように、サンプリング周波数が６００ＭＨｚとなるように、取得したサンプリングデータの各データ間に０を２個ずつ挿入することによってオーバーサンプリングを行う。そして、オーバーサンプリングされたデータに対してＢＰＦ処理を行うと、図１９に示されるように、実際に６００ＭＨｚのサンプリング周波数にてサンプリングを行った結果とほとんど相違のない結果が得られる。
そして、上述のようにしてオーバーサンプリングされたサンプリングデータに対して１／１０となるように間引きを行ってサンプリング周波数が６０ＭＨｚとなるようにダウンサンプリングすると、図２０に示されるような結果が得られる。すなわち、１５ＭＨｚの受信信号を６０ＭＨｚのサンプリング周波数でサンプリングしたオリジナルのデータとほとんど相違のない結果が得られ、精度の高いデータとなる。
【００５６】
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、超音波探触子２は、駆動信号によって被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信することにより受信信号を出力する複数の振動子２ａを有する。そして、送信部１２は、振動子２ａに駆動信号を供給する。そして、受信部１３は、振動子２ａによって得られた受信信号を予め設定された取得サンプリング周波数にてサンプリングする。そして、受信部１３は、サンプリング点毎に受信信号を整相加算して取得サンプリングデータを得る。そして、表示部１７は、取得サンプリングデータに基づいて超音波診断画像の表示を行う。そして、制御部１８は、表示部１７の表示画像サイズに応じて設定された表示依存サンプリング周波数となるように取得サンプリングデータからデータを間引いてダウンサンプリングする。そして、表示部１７は、制御部１８によってダウンサンプリングされた取得サンプリングデータに基づいて超音波診断画像を表示する。その結果、高いサンプリング周波数によって波形再現性の優れたサンプリングデータが得られ、このサンプリングデータから表示画像サイズに好適なデータ量に間引く際に、波形歪みや補間誤差の発生を抑制することができるので、アーチファクトのない、良好な超音波診断画像を表示することができる。また、超音波診断画像を表示するために必要以上のサンプリングデータを保持する必要がないため、メモリ量の増大が抑制され、消費電力の節約も図れるようになる。特に、バッテリ駆動される超音波診断装置にあっては、動作可能時間の長時間化が図れるようになる。
【００５７】
また、本発明の実施の形態によれば、制御部１８は、受信部１３によって得られた取得サンプリングデータを、取得サンプリング周波数と表示依存サンプリング周波数との最小公倍数となるようにオーバーサンプリングした後、表示依存サンプリング周波数となるようにダウンサンプリングする。その結果、ダウンサンプリングに伴う補間データの生成が不要となり、補間データを生成することにより生じる補間誤差を起因とするアーチファクトの発生を抑制でき、精度の高い画像データを生成することができる。
【００５８】
なお、本発明の実施の形態における記述は、本発明に係る超音波診断装置の一例であり、これに限定されるものではない。超音波診断装置を構成する各機能部の細部構成及び細部動作に関しても適宜変更可能である。
【００５９】
また、本実施の形態では、取得サンプリング周波数と表示依存サンプリング周波数との最小公倍数であるサンプリング周波数を設定し、取得サンプリングデータに対してオーバーサンプリングを行うようにしたが、取得サンプリング周波数が表示依存サンプリング周波数の整数倍であるときは、オーバーサンプリング処理は不要となる。
【００６０】
また、本実施の形態では、オーバーサンプリング処理及びダウンサンプリング処理を制御部によるソフトウエア処理により実現したが、ハードウエアにより実現するようにしてもよい。
【００６１】
また、本実施の形態では、ゼロデータをサンプリングデータの間に挿入することによってオーバーサンプリング処理を行ったが、他の方法によってオーバーサンプリング処理を行うようにしてもよい。
【００６２】
また、本実施の形態では、サンプリングデータを間引くことによりダウンサンプリング処理を行うようにしたが、他の方法によってダウンサンプリング処理を行うようにしてもよい。
【００６３】
また、本実施の形態では、本発明に係るプログラムのコンピュータ読み取り可能な媒体としてハードディスクや半導体の不揮発性メモリ等を使用した例を開示したが、この例に限定されない。その他のコンピュータ読み取り可能な媒体として、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を適用することが可能である。また、本発明に係るプログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウェーブ（搬送波）も適用される。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
超音波画像によって診断を行う分野（特に医療分野）において利用可能性がある。
【符号の説明】
【００６５】
Ｓ  超音波診断装置
１  超音波診断装置本体
２  超音波探触子
２ａ  振動子
１２  送信部
１３  受信部
１７  表示部
１８  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012002006.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2012002006.tif 000020
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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